Vier Fragen zur neuen Kommunikationsarchitektur Single Pair Ethernet

Vier Fragen zur neuen Kommunikationsarchitektur Single Pair Ethernet
Weidmüller entwickelt eine besonders anwenderfreundliche Steckverbinderfamilie, die sowohl in der IP20- als auch in der IP67-Variante das gleiche Steckgesicht aufweist.

Vier Fragen zur neuen Kommunikationsarchitektur Single Pair Ethernet

SPE wird in vielen Bereichen der Kommunikationsarchitektur eine tragende Rolle spielen. Weidmüller entwickelt daher eine Steckverbinderfamilie, die sowohl in der IP20- als auch in der IP67-Variante das gleiche Steckgesicht aufweist. Mit dem neuen Steckverbinder hat Weidmüller das ideale Werkzeug für IoT- und Industrie 4.0-Anwendungen.

Warum wird eine neue Kommunikationsarchitektur benötigt?

Bereits heute ist absehbar, dass herkömmliche Ethernet-Bussysteme den zukünftigen Anforderungen im industriellen Umfeld nur noch bedingt gerecht werden. SPE steht für eine durchgängige skalierbare und deterministische Vernetzung von der Sensorik bis in die Cloud.

Gibt es einen einheitlichen genormten Standard für die neuen Steckgesichter?

Die generellen elektrischen Anforderungen an die Steckverbinder für Single Pair Ethernet sind in der Grundnorm IEC 63171 zu finden. Die Ausführung der Steckgesichter und damit die mechanischen Anforderungen an die Steckverbinder sind in den untergeordneten Normenreihen -1 bis -6 beschrieben.

Welche Steckverbinder entwickelt Weidmüller?

Weidmüller unterstützt die Steckverbinder-Entwicklung der Variante IEC 63171-2 für die Umgebung IP20 und der Variante IEC 63171-5 für die Umgebung IP67.

Können Sensoren mit Energie und Daten versorgt werden?

SPE ist die Möglichkeit, die Energieversorgung der angeschlossenen Peripherie via PoDL (Power over Data Line) zu realisieren.

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Neue Kommunikationsarchitektur für das Ethernet der Zukunft

Bereits heute ist absehbar, dass herkömmliche Ethernet-Bussysteme den zukünftigen Anforderungen im industriellen Umfeld nur noch bedingt gerecht werden. Ein neuer Standard bei der Verkabelung ist daher dringend erforderlich. Single Pair Ethernet wird von Experten als die nächste Generation der Kommunikationsarchitektur in der Automatisierung gesehen. SPE steht für eine durchgängige skalierbare und deterministische Vernetzung von der Sensorik bis in die Cloud. Und das in praktisch jeder Anwendung, ob in der Industrie, in der Logistik, im Gebäude oder wo auch immer Daten anfallen. Die Single pair Ethernet Technologie benötigt nur noch ein Adernpaar anstelle von zwei bzw. vier Paaren und wird in vielen Bereichen der Kommunikationsarchitektur eine tragende Rolle spielen. Namhafte Experten aus den Bereichen der Steckverbinderindustrie, der Automatisierungstechnik sowie der Kabelindustrie haben sich zusammengeschlossen, um internationale Standards für diese Technologie zu entwickeln. Die Unternehmen Phoenix Contact, Weidmüller Interface, Reichle & Massari (R&M), Belden, Telegärtner sowie Fluke Networks gründeten eine Technologiepartnerschaft für das Single Pair Ethernet (SPE), um einheitliche Standards für die neue Technologie zu schaffen. Jeder der Partner hat auf seinem Gebiet besondere Kompetenzen. So bündeln sich die Kompetenzen aus verschiedenen Bereichen wie Kabelherstellung, Automatisierungstechnik wie auch die Expertise für Steckverbinder. Durch die Technologiepartnerschaft kann der Anwender auch langfristig auf die Sicherheit seiner Investition vertrauen und partizipiert an einem einheitlichen genormten Standard. Die Unternehmen entwickeln und unterstützen die gemeinsam in die Normierung eingebrachten Steckgesichter der IEC 63171-2 und IEC 63171-5.

Standardisierung, der Schlüssel zum Erfolg - Genormte Steckgesichter für mehr Transparenz

Weidmüller unterstützt mit seinen Technologiepartnern die gemeinsam in die Normierung eingebrachten Steckgesichter der IEC 63171-2 und IEC 63171-5. Die Steckverbinder für Single Pair Ethernet sind in der Normenserie IEC 63171-X definiert. Die generellen elektrischen Anforderungen an die Schnittstellen sind in der Grundnorm IEC 63171 zu finden. Die Ausführung der Steckgesichter und damit die mechanischen Anforderungen an die Steckverbinder sind in den untergeordneten Normenreihen beschrieben. Die in den Normenreihen -1 bis -6 definierten Steckverbinder haben unterschiedliche Steckgesichter, Abmessungen sowie mechanische Eigenschaften. Daraus ergeben sich neben den unterschiedlichen mechanischen Anforderungen auch unterschiedliche elektrische Anforderungen. Die Steckverbinder gemäß IEC 63171-2 und IEC 63171-5 sind im Vergleich zu anderen Lösungen extrem kompakt, haben eine optimale HF Performance und halten sogar eine Spannungsfestigkeit bis 2,25 kV DC aus. Damit obliegt es dem Anwender den für seine Applikation richtigen Steckverbinder auszuwählen.

SPE-Entwicklungen bei Weidmüller: Am Anfang steht der Steckverbinder

Weidmüller unterstützt die Steckverbinder-Entwicklung der Variante IEC 63171-2 für die Umgebung IP20 und der Variante IEC 63171-5 für die Umgebung IP67. Mit dem Fokus auf Querschnitte im Bereich AWG 26 – AWG 22 entwickelt Weidmüller besonders anwenderfreundliche Steckverbinder die sowohl als Patchkabel aber auch als freikonfektionierbare Varianten realisiert werden. Das Steckgesicht kann bei M8-Steckverbindern sowohl in Male als auch in Female ausgeführt werden. Somit können freie Steckverbinderkupplungen realisiert werden. Damit entfallen Verlängerungskabel, die an beiden Enden nur Stecker oder nur Buchsen aufweisen. Durch den Einsatz des gleichen Steckgesichts lassen sich beide frei kombinieren. Dies begrenzt die Anzahl der Bauteile, ohne die Anwendungsmöglichkeiten zu beschneiden – ein Vorteil bei der Lagerhaltung. Darüber hinaus kann das Steckgesicht aufgrund seiner guten HF Performance auch applikationsunabhängig vom Arbeitsplatz über Rechenzentren und Industrieverkabelung bis zur Cloud genutzt werden.

Uneingeschränkte Industrietauglichkeit garantiert Weidmüller mit einem robusten Verriegelungsmechanismus, die Ausziehkraft beträgt mindestens 50N. Der sehr kompakt entwickelte Steckverbinder ist mit einem Pitch von 7,62 mm nur halb so groß wie ein RJ45-Verbinder. Somit können in der Baugröße eines RJ45 Leiterplattenverbinders zwei Single Pair Ethernet Ports verbaut, was die Portdichte verdoppelt. Ein weiterer Vorteil der Weidmüller-Lösung ist die – im Vergleich zu Wettbewerbsprodukten – deutlich höhere HF-Performance, so dass die Verkabelung auch zukünftigen, noch höheren Ansprüchen an die Leistungsfähigkeit genügt. Als typische technische Eckdaten wurden eine Verkabelung im Bereich AWG 26 – AWG 22, eine industrielle Spannungsfestigkeit von 2,25 kV DC sowie ein zulässiger Verschmutzungsgrad 2 auf der Leiterplatte definiert.

Power over Data Line

Ein weiterer großer Vorteil von SPE ist die Möglichkeit, die Energieversorgung der angeschlossenen Peripherie via PoDL (Power over Data Line) zu realisieren. PoDL stellt zur Einspeisung bis zu 60 W an der PSE (Power Source Equipment) zur Verfügung. So lässt sich die Sensorik selbst unter äußerst beengten Verhältnissen sowohl mit Energie als auch mit einer Datenschnittstelle versorgen. Eine zusätzliche, separate Zuleitung entfällt. Die IEEE hat hierzu eine Einteilung in unterschiedliche Power Classes definiert. Da die Klassen 1–9 bereits durch POE vergeben sind, starten bei PoDL die Power Classes bei 10. Ganz nebenbei eröffnet PoDL für SPE weitere Anwendungen. Neben der Gebäudeinfrastruktur zählt dazu der besonders anspruchsvolle Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen. Damit wird SPE auch für die Prozesstechnik attraktiv. Es gibt somit kaum eine Anwendung, für die dieser Standard keine neuen Impulse bringt: Ob in der IT, der Produktion oder unter extremen Bedingungen. Die Infrastruktur lässt sich dank des miniaturisierten Steckers und der einpaarigen Leitungen problemlos installieren.

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